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在手持設(shè)備中部署數(shù)字TV信號(hào)接收的集成化支持方案已是不爭(zhēng)的事實(shí)。迄今為止,各種支持方案的可行性還受到幾個(gè)重要因數(shù)的制約,這就是功耗、尺寸和性能。某些嘗試方案基于將已有的機(jī)頂盒解決方案來(lái)適應(yīng)移動(dòng)接收所要求的環(huán)境。實(shí)踐表明,由于不斷變化的接收環(huán)境,這一條道路是行不通的。接收信號(hào)的質(zhì)量受到接收器性能的極大影響,尤其是它處理鄰道干擾,低信噪此以及多普勒補(bǔ)償?shù)哪芰�。移�?dòng)DVB-T接收器采用天線多樣性技術(shù),但它是以增加功耗和尺寸為代價(jià)的。天線多樣性要求兩個(gè)天線之間的間隔存在最短的距離,因此實(shí)際上很難在手持設(shè)備上實(shí)現(xiàn)。
為此,DVB組織又制定了DVB-H標(biāo)準(zhǔn),全稱(chēng)為數(shù)字視頻廣播—手持,它是通過(guò)地面數(shù)字廣播網(wǎng)絡(luò)向手持設(shè)備提供多媒體業(yè)務(wù)所制定的傳輸標(biāo)準(zhǔn)。簡(jiǎn)言之,DVB-H標(biāo)準(zhǔn)就是依托目前的DVB-T傳輸系統(tǒng),通過(guò)增加一定的附加功能和改進(jìn)技術(shù),使手持設(shè)備能穩(wěn)定地接收廣播電視信號(hào)。
DVB-H標(biāo)準(zhǔn)是DVB-T標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)充,但為了支持手持設(shè)備的視頻接收,它又增加了以下的功能：
時(shí)間分片,以減少功耗。
IP數(shù)據(jù)廣播,供低分辨率視頻流使用。
MPE-FEC,獲得穩(wěn)定的信號(hào)接收。
4K載波模式,對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化。
DVB-H前端
為了在手機(jī)等手持設(shè)備中集成DVB-H前端,解決功耗、性能和機(jī)械尺寸等關(guān)鍵性問(wèn)題,采用了新一代硅調(diào)諧器和解調(diào)器。
硅調(diào)諧器特性
硅調(diào)器是由機(jī)頂頂盒和PC外設(shè)TV調(diào)諧器常見(jiàn)的盒式調(diào)諧器演變而來(lái)的最新形式。調(diào)諧器與解調(diào)器之間的接口從中頻(DVB-T)改為基頻(DVB-H)。這就有可能在基帶中進(jìn)行鄰道濾波,并將濾波器集成在調(diào)諧器中,進(jìn)而減少整個(gè)解決方案的占用面積。同時(shí),這類(lèi)調(diào)諧器的功耗亦降至300mW。DVB-H通常在UHF頻帶中使用,但同樣可以用于其它頻帶,如1.672GHz。
DVB-H解調(diào)器特性
對(duì)解調(diào)器的基本要求是在移動(dòng)的環(huán)境中提供良好的接收性能。對(duì)DVB-H接收機(jī)而言,多普勒補(bǔ)償至少需要100Hz,接收機(jī)應(yīng)有能力應(yīng)對(duì)信道的變化,同時(shí)能保持低多普勒頻率時(shí)得到的相同信噪比,以獲得相同的服務(wù)質(zhì)量(QoS)。這一點(diǎn)對(duì)設(shè)計(jì)人員在規(guī)劃廣播網(wǎng)絡(luò)時(shí)是至關(guān)重要的。當(dāng)接收機(jī)的速度在變化時(shí),網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍必須保持恒定。
除了多普勒效應(yīng),接收機(jī)還要面對(duì)信道特征的變化。天線端接收到的各種回波是隨時(shí)隨地變化的,回波間的距離也是不固定的,為了避免失去對(duì)發(fā)射機(jī)的同步且保持良好的接收狀態(tài),接收機(jī)必須對(duì)這些變化進(jìn)行補(bǔ)償。
同信道干擾是又一種重要的瞬間干擾,瞬間干擾來(lái)自各種源,是在工作環(huán)境下產(chǎn)生的,有時(shí)甚至來(lái)自相鄰的網(wǎng)絡(luò)。接收機(jī)應(yīng)具有極強(qiáng)的抗干擾能力,甚至在干擾功率高于所需的信號(hào)時(shí)仍能保持良好的接收狀態(tài)。例如,在GSM手機(jī)中,這類(lèi)干擾通常來(lái)自上游的GSM信道。
靈敏度是提供理想覆蓋范圍的重要參數(shù)。解調(diào)器設(shè)計(jì)應(yīng)保證相對(duì)于理論值較低的退化度,一般能實(shí)現(xiàn)0.5~1dB的安全系數(shù)。
圖1是DVB-H接收機(jī)的方框圖,主要包括兩大部分,解調(diào)器和MAC(媒體接入控制)處理。鏈路層或MAC也集成在解調(diào)器中。這一層用來(lái)處理時(shí)間分片、IP數(shù)據(jù)提取、以及IP數(shù)據(jù)誤差校正。由于DVB-H必須保持高位速率,RS(Reed-Solomon)譯碼器是用硬件實(shí)現(xiàn)的。
圖1 DVB-H解調(diào)器的方框圖
時(shí)間分片
時(shí)間分片采用突發(fā)方式傳送數(shù)據(jù),與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)流業(yè)務(wù)相比具有更高的瞬時(shí)速率。DVB-T移動(dòng)圖像專(zhuān)家組(MPEG-2)程序流的速率可達(dá)10Mb/s,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于手機(jī)可手持設(shè)備所能處理的和四分之一視頻圖像陣列(QVGA)顯示屏所能顯示的速率。一般說(shuō)來(lái),低于500Kb/s的數(shù)據(jù)流已能在小屏幕上提供良好的視頻分辨率。時(shí)間分片就是用高速率突發(fā)低速率的數(shù)據(jù)流。接收機(jī)前端在突發(fā)時(shí)間內(nèi)工作,其余時(shí)間是關(guān)閉的,這樣就能進(jìn)一步降低功耗。例如,對(duì)500Kb/s數(shù)據(jù)流,若突發(fā)頻率為它的10倍,理論上可以節(jié)省90%的功耗。最新式DVB-H前端(調(diào)諧器加解調(diào)器)約消耗功率500mW,實(shí)際的功耗僅需50 mW。
除了節(jié)省功耗,時(shí)間分片技術(shù)使手持設(shè)備能在業(yè)務(wù)傳遞空閑周期掃視相鄰蜂窩,掃描其它頻率信號(hào),測(cè)試信號(hào)強(qiáng)度而不中斷自身業(yè)務(wù)的接收。當(dāng)移動(dòng)用戶(hù)進(jìn)入新的網(wǎng)絡(luò)時(shí),可隨時(shí)根據(jù)監(jiān)測(cè)情況在空閑周期內(nèi)切換到更佳的網(wǎng)絡(luò)上,從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化無(wú)縫交換。
IP數(shù)據(jù)廣播
在DVB-H系統(tǒng)中,采用DVB-MPE(多協(xié)議封裝)并作為視頻流和數(shù)據(jù)傳輸規(guī)范的一部分。MPEG-2 IP數(shù)據(jù)分組的傳輸量基于數(shù)字媒體指令和控制(DSMCC)節(jié)完成的,它將整個(gè)IP分組有效載荷封裝在DSMCC節(jié)的有效載荷內(nèi),并將MAC地址分別映射至DSMCC節(jié)中的報(bào)頭和有效載荷。節(jié)格式允許數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)入多個(gè)字節(jié),如果數(shù)據(jù)報(bào)的長(zhǎng)度小于或等于4096字節(jié),則在一個(gè)節(jié)內(nèi)發(fā)送完畢。在IP場(chǎng)合,最大傳輸單元(MTU)設(shè)定為4096字節(jié),因而數(shù)據(jù)報(bào)不會(huì)形成碎片。MAC地址為6個(gè)字節(jié),分為兩組,5和6字節(jié)映射至DSMCC節(jié)的table裪d裡xtension字段;而1、2、3和4字節(jié)映射至DSMCC節(jié)的有效載荷 區(qū)。這種映射是利用第一代解調(diào)器的有限能力完成的。這種送至小屏幕設(shè)備的IP視頻流對(duì)低分辨率、低位率數(shù)據(jù)傳輸是十分理想的。
MPE前向誤差校正(MPE-FEC)
DVB-T接收機(jī)對(duì)時(shí)變衰減信道與脈沖噪聲效應(yīng)的容忍力較差,為了提升接收性能,DVB裈系統(tǒng)在數(shù)據(jù)鏈接層上增加了一個(gè)前向糾錯(cuò)編碼保護(hù)機(jī)制,對(duì)欲傳送的IP數(shù)據(jù)以RS編碼器編碼,并配合時(shí)間交錯(cuò),將編碼后的數(shù)據(jù)在時(shí)域上交錯(cuò)送出。MPE-FEC技術(shù)將IP數(shù)據(jù)依序?qū)懭胗洃浹b置中,其中每一格的單位為字節(jié)。其編碼方式為對(duì)每一列分別執(zhí)行RS(255、191、64)編碼,再以“行”為順序依次輸出數(shù)據(jù)字節(jié),并被封裝成FEC節(jié),讓原本彼此形成代碼字的各個(gè)字節(jié)在時(shí)間軸上被分散傳輸,達(dá)到時(shí)間交錯(cuò)的效果。
信號(hào)衰落的頻率與接收機(jī)產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)有關(guān)。多普勒頻率越低,系統(tǒng)需要的時(shí)間交錯(cuò)越大。DVB-H提供的時(shí)間交錯(cuò)是靈活的且與服務(wù)相適應(yīng)。典型的時(shí)間交錯(cuò)周期可高達(dá)500ms,低則可至50ms。
經(jīng)過(guò)上述處理,系統(tǒng)的載噪比(C/N)得以降低。且在多普勒頻率范圍保持平坦。
4K模式
DVB-T規(guī)范了2K模式和8K模式兩種傳輸模式,其中8K模式處理多重路徑反射效應(yīng)的能力較強(qiáng),因此可提供較廣的電波覆蓋范圍,大大降低數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建成本,但其移動(dòng)接收性能卻較差;2K模式的特性則恰好與8K模式相反。在DVB-H中增加了4K模式,是兼顧了2K模式的高移動(dòng)性和8K模式網(wǎng)絡(luò)魯棒性的折衷選擇。
應(yīng)用處理器
DVB-H解調(diào)器的輸出是送至設(shè)備應(yīng)用處理器的IP流。應(yīng)用處理器主要負(fù)責(zé)譯碼和音、視頻的恢復(fù),并將這些服務(wù)整合在設(shè)備類(lèi)型的內(nèi)容中,諸如手機(jī)和個(gè)人數(shù)字助理�！�
